Expression Evaluator：一个轻量级的 C#编译器服务

尽管.NET 社区热切盼望 Roslyn 的正式版本，但工作还是要继续。所以今天我们来介绍另一个编译器服务—— Expression Evaluator 。虽然其他编译器服务都试图尽可能地全面，但它却独辟蹊径。

InfoQ：你说 C# Expression Evaluator 是一个轻量级库，是什么让它成为一个轻量级的库？什么样的库又是重量级的呢？

Repert Avery：Expression Evaluator 的目标是计算表达式，就此而言我认为它是轻量级的，因为它很小（不到 1M），是自包含的，不依赖于其他非核心库（除了 Antlr），并且功能独特。我认为 Roslyn 是重量级的，因为它需要很多库的支持。当然，每个库都有自己的目标，很多 Roslyn 能做的事 Expression Evaluator 可能永远都做不到，如编译整个程序集。但就计算小的表达式来说，我相信 Expression Evaluator 已经做得非常好了。

InfoQ：Antlr 是什么？你为什么会将它包含在库里？

Rupert: Antlr （“又一个语言识别工具”的缩写）是一个最初用 Java 编写的库，可以根据特殊的语法（文法）来构建复杂的解析器代码。它就像是一个用于语言解析的加强版的正则表达式。你可以编写某种语言的语法规则，Antlr 会为你生成代码。

在使用 Antlr 之前我自己编写了这个解析器，它能做一个表达式解析器所需要的所有基础的工作。我能够支持“a + b.method(c,d[e] == f)”这样的表达式。它的规则十分简单。但当我想支持 Lambda 语法时，一切就变得复杂起来。例如表达式“(a,b) => a==b”，(a,b) 应该先解析为参数列表，然后再解析 Lambda 符号 => 之后的所有内容（可能为块表达式），这难倒了我。我需要进行一些回溯并抛弃生成的 token。我那手写的解析器显然无法完成这个任务。

Antlr 让一切变得简单。它能让我关注于编写处理各种语言的代码，而不用操心用于解析的代码。

必须为我正使用的语法文件的作者点赞。我在 https://antlrcsharp.codeplex.com/ 找到了这个十分完整的 C# 4.0 语法文件，我所要做的，就是对每种情况编写代码，来生成适当的表达式。

InfoQ：文档中提到了 LINQ 表达式树。能详细说说你是如何使用的吗？

Rupert：LINQ 表达式能将解析好的表达式存储为某种数据结构。与其自己构建数据结构，不如使用.NET Framework 提供的结构。表达式树还有一个优势是可以编译为.NET 函数。当表达式被编译为实际的.NET CLR 代码后，就可以通过调用该函数来计算表达式。预编译代码的好处是速度的提升。其他不使用 LINQ 表达式的库，在计算表达式时，会遍历等价的表达式树，通过执行代码来模拟正在执行的代码，这是一笔巨大的开销。

比如这样的表达式：

x == a + b

它的表达式树可能为：

根：

节点类型：Equals

左子节点: 参数表达式 x

右子节点: (加法表达式)

加法表达式：

节点类型：Add

左子结点：参数表达式 a

右子节点：参数表达式 b

这在 C#中可以写成：

Expression.Equals(Expression.Parameter('x'), Expression.Add(Expression.Parameter('a'), Expression.Parameter('b'));Expression Evaluator 接下来（使用 Antlr）解析该表达式，生成适当的表达式树。构建完表达式树之后，可以通过 LINQ 将其编译为函数。使用这个库的应用程序可以执行这个函数，就像它已经在第一时间被编译过了一样。被编译为函数之后，表达式树就不再需要了，不过我们可以用它来分析表达式，我相信肯定会有人想要枚举表达式所用到的变量或属性。由于表达式树记录了每个表达式的类型，因此是可以通过这种方式提取这些信息的。

InfoQ：假设我们在编写一个客户端 - 服务器系统。我们需要从客户端向服务器发送搜索条件（如 where 子句）。你会对这样的系统使用这个库吗？如果会，那么将是什么样子的？

Rupert：在这种场景下，如果模型复杂，或查询逻辑复杂，并且客户端可以使用字符串自由地定义查询，那么 Expression Evaluator 就非常有用。Expression Evaluator 将工作于服务器端，解析查询并转换为编译后的代码。

我不清楚你所说的“将是什么样子”是指什么，不过使用了 Expression Evaluator 的 Web 应用程序可以让用户使用代码来定义查询，给用户提供一个可访问的参数集合，用户可以用 C#代码来编写查询，并将原封不动地发送给服务器进行解析和编译。

如果查询需要大量条件代码并且需要考虑性能，这将是 Expression Evaluator 发挥最大作用的时候。与其在查询中使用大量分支条件，不如基于必要的条件构建一个字符串表达式，并将其编译为可在查询中运行的委托。

使用 LINQ 表达式树并没有将其局限于只能为 LINQ 表达式构建动态 where 子句。Expression Evaluator 还可用于数据绑定。此时，用一个 XML 文件存储布局，并使用特性和特殊的符号来标记该文本用于数据绑定，而不是纯文本。XML 元素模仿 HTML，双花括号的符号模仿 AngularJS。结果就是一个很像 HTML/AngularJS 的布局和模板引擎，输出的是 PowerPoint 幻灯片。布局引擎为开发者提供了 HTML 的灵活性，而 Expression Evaluator 允许数据绑定到布局上并控制布局，在 PowerPoint 中生成丰富的报告。

Expression Evaluator 在 CodePlex 上以 Simplified BSD 协议开源。

原文链接： Expression Evaluator: A Lightweight C# Compiler Service